NB-IoT技術(shù)通過擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)連接方式覆蓋所有y應(yīng)用場景

基于衛(wèi)星的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)自建私有NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，都是通過擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)連接方式，實現(xiàn)“連接未連接的物”，擴(kuò)大5G大連接的范疇，盡量使物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)覆蓋所有場景。

在《2020全國物聯(lián)網(wǎng)全景圖譜報告》前言中提到，物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)正在“擴(kuò)大連接范圍，連接未連接的物”。過去幾年中，NB-IoT作為專用于物聯(lián)網(wǎng)的通信技術(shù)，除了由主流運營商部署外，也在不斷擴(kuò)大部署形式，擴(kuò)展運營商N(yùn)B-IoT不能覆蓋的范疇，力求做到大部分低功耗、大連接的遠(yuǎn)距離物聯(lián)網(wǎng)場景都有相應(yīng)連接方案。

基于衛(wèi)星的NB-IoT

NB-IoT一個新的擴(kuò)展方向是向天基物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，即通過衛(wèi)星提供全球無處不在的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，這樣不論身處海洋還是深山中，都可以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)連接。

初創(chuàng)公司Skylo Technologies為全球物聯(lián)網(wǎng)用戶提供泛在連接服務(wù)，其中一個亮點是計劃于2020年夏季推出基于衛(wèi)星的全球化NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，這一NB-IoT網(wǎng)絡(luò)旨在為移動性設(shè)備提供服務(wù)，主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、交通、航海、應(yīng)急等領(lǐng)域。Skylo公司成立于2017年，并于當(dāng)年年底獲得三家機(jī)構(gòu)1300萬美元的A輪融資，其中一家機(jī)構(gòu)是谷歌前CEO Eric Schmidt的風(fēng)投公司;近日，該公司又獲得了軟銀領(lǐng)投的1.03億美元的B輪投資。

Skylo公司基于衛(wèi)星的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)是采用地球同步通信衛(wèi)星連接Skylo部署在地球上的網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)絡(luò)運行頻段除了專門的同步衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)頻段外，也運行在3GPP所定義的頻段上。這是一個雙向通信的網(wǎng)絡(luò)，除了網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)回傳給衛(wèi)星外，由于專有的天線技術(shù)，衛(wèi)星無需額外設(shè)備也可以將數(shù)據(jù)反饋至網(wǎng)關(guān)。其中，那些網(wǎng)關(guān)是8*8英寸的盒子，一般安裝在漁船、火車車廂以及其他場景設(shè)備上，網(wǎng)關(guān)盒子作為收發(fā)器，收集本地傳感器數(shù)據(jù)，并通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至云端平臺。

目前已有大量衛(wèi)星通信的方案，但衛(wèi)星通信一般成本很高，而這張NB-IoT網(wǎng)絡(luò)成本并不高。根據(jù)Skylo公司CEO所述，該網(wǎng)絡(luò)連接成本比現(xiàn)有衛(wèi)星通信方案節(jié)約95%的成本。具體來說，該網(wǎng)絡(luò)連接資費大約為每個用戶每月1美元，硬件成本即網(wǎng)關(guān)低于100美元。Skylo公司的衛(wèi)星NB-IoT網(wǎng)絡(luò)首先在印度提供服務(wù)，首家客戶是印度鐵路公司，印度鐵路公司將在其車廂安裝Skylo的網(wǎng)關(guān)，使用Skylo的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)GSMA發(fā)布的數(shù)據(jù)，截止2020年1月，全球已有92張商用NB-IoT網(wǎng)絡(luò)。在全球主流運營商都部署NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的同時，基于衛(wèi)星的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)正在踐行著“連接未連接物”的使命，一方面對運營商蜂窩網(wǎng)絡(luò)形成補(bǔ)充，另一方面在一定程度上也和蜂窩網(wǎng)絡(luò)形成競爭。

實際上，Skylo并非獨家提供衛(wèi)星NB-IoT的廠商，美國另一家物聯(lián)網(wǎng)公司Ligado Networks表示其準(zhǔn)備在1500MHz-1700MHz頻段上使用NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)一個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò);盧森堡一家名為OQ Technology的公司已經(jīng)在一些商業(yè)衛(wèi)星上測試軟件定義無線電(SDR)的NB-IoT無線接入。除此之外，我們也看到近年來大量初創(chuàng)公司均推出廉價的低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)方案，國內(nèi)也有數(shù)家民營衛(wèi)星公司推動衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)展，當(dāng)然國內(nèi)還未出現(xiàn)基于衛(wèi)星的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)。

私有NB-IoT網(wǎng)絡(luò)

GSMA所公布的截止1月有92張NB-IoT網(wǎng)絡(luò)商用，這些網(wǎng)絡(luò)均為主流運營商向所在區(qū)域提供的公共物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，而隨著NB-IoT逐漸成熟，私有NB-IoT網(wǎng)絡(luò)開始出現(xiàn)，為一些關(guān)鍵行業(yè)提供更為安全可靠的保障。

2019年6月，位于美國加州的一家名為Puloli的公司宣布推出首個私有NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)采用700MHz頻譜，部署在佛羅里達(dá)北部，基本覆蓋該地區(qū)大多數(shù)人口，是為該地區(qū)一家公用事業(yè)企業(yè)提供部署的。對于私有網(wǎng)絡(luò)，Puloli探索出一套網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)(NaaS)的商業(yè)模式，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、部署和運營。除了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)外，該私有NB-IoT網(wǎng)絡(luò)采用Pycom公司基于Sequans Monarch芯片的NB-IoT模組，該模組支持700MHz頻段。

由于是私有網(wǎng)絡(luò)，Puloli對此進(jìn)行專門的頻段定制，在700MHz頻段中使用1MHz作為下行，另外1MHz作為上行。當(dāng)然，由于700MHz頻段已經(jīng)被21家基礎(chǔ)設(shè)施機(jī)構(gòu)購買，包括電力、燃?xì)?、水?wù)、石油以及鐵路公司，因此頻譜是部署私有網(wǎng)絡(luò)最具挑戰(zhàn)的環(huán)節(jié)。Puloli與一家名為Select Spectrum的頻譜咨詢機(jī)構(gòu)合作，該機(jī)構(gòu)為無線電頻譜的買賣提供規(guī)劃、咨詢和數(shù)據(jù)分析服務(wù)，最終確定頻譜定制方案。

部署私有網(wǎng)絡(luò)并非一件新鮮事物，在移動通信發(fā)展的各個歷史階段，都有很多重點行業(yè)和重點企業(yè)基于自身業(yè)務(wù)的需要，自建或者委托建設(shè)一張歸屬于自己的私有網(wǎng)絡(luò)，與運營商提供的公共網(wǎng)絡(luò)做到物理上的隔離來保障安全性。因此，在全球主流運營商積極部署NB-IoT公共網(wǎng)絡(luò)的同時，NB-IoT私網(wǎng)也開始出現(xiàn)，也是一個正常的現(xiàn)象。

當(dāng)然，從目前發(fā)展情況看，NB-IoT私網(wǎng)并未形成一個大量部署的態(tài)勢。實際上，早在2016年6月NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)之初，華為就推出了基于NB-IoT的私網(wǎng)方案eLTE-IoT，華為企業(yè)網(wǎng)官方微信對此做出以下描述：

eLTE-IoT解決方案是為企業(yè)自建的免授權(quán)物聯(lián)網(wǎng)市場，提供基于Sub-GHz免授權(quán)頻譜的低功耗中長距物聯(lián)網(wǎng)無線技術(shù)。針對低數(shù)據(jù)速率、大規(guī)模終端數(shù)目及廣覆蓋要求等典型的M2M應(yīng)用場景，eLTE-IoT可以為政企等行業(yè)客戶，如智慧城市、電力和燃?xì)?水務(wù)廠商開辟廣闊的物聯(lián)網(wǎng)市場。eLTE-IoT的芯片將完全重用3GPP NB-IoT的芯片，和免授權(quán)頻譜上的LTE技術(shù)類似，eLTE-IoT產(chǎn)業(yè)鏈的參與者，也是3GPP NB-IoT的玩家。

既然能夠復(fù)用NB-IoT本身產(chǎn)業(yè)生態(tài)，那么隨著NB-IoT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，NB-IoT私網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈也會準(zhǔn)備就緒。不過，除了產(chǎn)業(yè)鏈外，需求、商業(yè)模式等方面也需要準(zhǔn)備就緒。近年來，僅電力等少數(shù)行業(yè)中有NB-IoT私有網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。

在當(dāng)前5G快速發(fā)展的背景下，NB-IoT已納入5G mMTC候選標(biāo)準(zhǔn)中。此前，全球多國和大量行業(yè)都在探索發(fā)展5G私網(wǎng)，不少國家也開始為企業(yè)建設(shè)5G私網(wǎng)分配頻譜，形成5G賦能行業(yè)的一種典型的形式。企業(yè)自建5G私網(wǎng)，在很大程度上用于物與物的通信，連接企業(yè)各類物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，而其中低功耗、大連接的部分將由NB-IoT來承載。從這個角度來看，未來NB-IoT私有網(wǎng)絡(luò)更多是通過5G私網(wǎng)來呈現(xiàn)。

不論是基于衛(wèi)星的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，還是企業(yè)自建私有NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，都是通過擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)連接方式，實現(xiàn)“連接未連接的物”，擴(kuò)大5G大連接的范疇，盡量使物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)覆蓋所有場景。

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